关于轻载PSM，PFM，Burst模式讨论

suifengpiaoyang

switching converter 里经常碰到这3者，用于轻载提高效率，其中burst是LT的专利技术，但是这3者的界限似乎并不是那么清晰。1）PSM广义的看，基本是和PFM同理，按照TI的文档《SLVA353》中的图（如下）

其文中说PSM是在CLK到来前去检测current comparator的输出，但是我觉得对于SR锁存器来说，似乎并不用特意的提前检测，因为当SR的set和reset端口都是1的时候（虽然这不符合正常SR工作要求），输出都是0，即不会开功率管，自然就跳过了一个周期。
因此，我觉得PSM似乎是系统的一种自然的模式，不用在电路上刻意去处理，从能量的角度考虑，当负载需要的能量远小于前面几个pulse给的能量时，系统自然的就会休息几个pulse。（后面的几幅贴图似乎否定了我这想法，但是我也不知道我这想法错在何处）

2）PFM没怎么见过，不知道具体怎么处理，（检测EA的输出，然后改变CLK频率？？，类似于freq. foldback这种？）

3）burst的操作似乎是利用迟滞控制器的原理，或者说到底，该种模式下就是迟滞控制器，当检测到输出电压比阈值高，就关闭同步管（此时完全靠体二极管续流？类似于DCM？那么SW端是否会有DCM的振荡？）

4）上面所说的几种模式似乎都是要利用电感电流反向检测模块（IR），IR模块很难保证在0点关闭同步管，如果在电感电流已经反向时再关闭同步管，必然使得SW电压比Vout电压高，甚至高过Vin，导致功率管的击穿，不知电路里似乎需要特别考虑？而且IR似乎也不能解决DCM振荡问题（TI的做法是加入anti-ring switch泄放电感能量防止振荡，但是会导致多一个pin脚），坛子也有说法说同步buck由于体二极管的导通容易触发latch up，这点想另开贴讨论下。
下图是linear提供的几种模式有关波形，似乎linear理解的PSM并不是TI文档里说的那种，linear的PSM而更像是PWM+IR，而TI似乎喜欢把PWM+IR叫成Power save mode（简写也是PSM）


5）linear还经常用sleep模式，不知道和burst区别在哪？
6）下面是自己设计的简单的PWM+IR（负载平均电流40uA）仿真图，和linear提供的上图一样，
似乎PWM+IR永远都不会自动进入跳周期（PSM）

suifengpiaoyang

回复 1# suifengpiaoyang


   PWM+IR+Burst，burst迟滞比较器采样EA输出和设定基准电压比较，进入轻载时关闭上管，退出轻载时允许下一个周期，不知道是不是因为EA的输出和Vout存在较大的相位延时，导致纹波很大，已经在输出端加了比CCM要大3倍的滤波电容
如何减小纹波?

lovekeduo

正在做DC-DC，顶一个

jiang_shuguo

用ZCD检查电感电流+计数器等去做PFM模式判断。
PSM和burst都是理由EA输出与基准比较作判断，但burst是轻载idle时全部关掉电路只留EA和判断比较器，轻载switch时全部开启，这种电感积累能量文波会很大。PSM是在轻载时idle时电路全部都开启（只有ZCD根据nmos工作状态会关闭），轻载switch时导通时间是固定。

jiang_shuguo

轻载效率最高的是PFM（PFM在轻载idle是只开一个控制输出文波的比较器，在轻载switch时开启输出文波的比较器和ZCD，轻载下静态电流非常低），burst 和PSM差不多（burst稍高）但burst文波大。
由于PFM控制方式的不同，导致重载到轻载时过冲会很小恢复时间快，PFM设计上也最难控制复杂。
以上轻载时BGP和IBIAS都一直开启。

suifengpiaoyang

回复 5# jiang_shuguo


   非常感谢！看来您很有研究
针对我这电路，burst下纹波非常大，（3.1V~3.5V。DetaV=0.4），您觉得会是什么问题？

我查看了仿真结果，EA输出电压下降相对Vout电压上升延时30us（开关频率1.4us），

EA输出电压上升相对Vout电压下降延时达1ms。

EA的slew有0.015V/us

burst模式的迟滞比较器窗口20mV~30mV。

我怀疑就是EA的输出和Vout之间的延时导致纹波很大

jiang_shuguo

回复 6# suifengpiaoyang

因为这三种控制方式都做过。
burst文波大是因为你电感积累了太多的能量。

jiang_shuguo

还有burst模式的轻载时负载点不能太高，你现在多少mA负载还在轻载呢（转换点是多少mA？）？输入输出电压时多少？

suifengpiaoyang

回复 8# jiang_shuguo


   输出5v，输出3.3，电感4.7uH，10uf输出电容，满载1A（3.3 ohm）
定义600mA进轻载（貌似不太合理）

现在负载是80 ohm，对应40mA的样子

suifengpiaoyang

回复 7# jiang_shuguo


   burst和PSM模式的区别就是 是否关闭一些模块么？
另外，burst模式是否还要打开ZCD模块以防止电感电流反向？PSM呢？